專利名稱：轉(zhuǎn)速－時(shí)間顯示測(cè)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種轉(zhuǎn)速-時(shí)間顯示測(cè)控儀，屬于檢測(cè)儀器類，它是一種主要用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速超速報(bào)警及轉(zhuǎn)速-時(shí)間曲線控制的數(shù)顯儀表。該儀表可用于發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)自動(dòng)檢測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室等場(chǎng)合。
在汽車行業(yè)，發(fā)動(dòng)機(jī)在出廠前都需要進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，以檢驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是否達(dá)到規(guī)定的要求。做臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量的一個(gè)重要數(shù)據(jù)就是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。為此需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。目前，國(guó)內(nèi)用于測(cè)量轉(zhuǎn)速的儀表大多存在諸多問(wèn)題，如無(wú)超速報(bào)警功能，當(dāng)用戶需要該功能時(shí)，需另配超速檢測(cè)及報(bào)警裝置；沒(méi)有轉(zhuǎn)速-時(shí)間程序控制功能，而該功能往往是發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)所必須具備的；傳感器安裝不便，如磁電式傳感器需在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)60齒的齒輪，而且傳感頭與齒輪的間距很小，且間距有嚴(yán)格要求；采樣周期較長(zhǎng)(多為1秒固定值)。因而測(cè)量和控制缺乏實(shí)時(shí)性；還有些儀表測(cè)量精度較低，顯示不夠穩(wěn)定，體積、重量、功耗都較大，抗干擾性能欠佳，等等。雖然國(guó)外廠商已推出適用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)控儀表。如日本小野測(cè)器的CT-651，它采用測(cè)量汽油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈初級(jí)或次級(jí)的點(diǎn)火電流脈沖的方法來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速。其傳感器為一直流電流傳感器，該傳感器隔離性好、響應(yīng)快，且安裝時(shí)只需夾持于點(diǎn)火線圈初級(jí)或次級(jí)引線上即可，極為方便。該儀表測(cè)量精度高，抗干擾性好，有正比于轉(zhuǎn)速的0-2V模擬電壓輸出用于轉(zhuǎn)速控制(需報(bào)警時(shí)，用戶要外配報(bào)警裝置)。該儀表較國(guó)內(nèi)儀表有較大改良，但其線路復(fù)雜、參數(shù)設(shè)置不便，且體積、重量、功耗都較大，無(wú)直接報(bào)警觸點(diǎn)輸出，無(wú)轉(zhuǎn)速-時(shí)間程序控制功能等。另外價(jià)格也較貴。
為了克服目前國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種全新的性能價(jià)格比優(yōu)良的轉(zhuǎn)速-時(shí)間測(cè)量顯示控制儀。
本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速-時(shí)間測(cè)量顯示控制儀以專用型單片機(jī)為核心，配以兩線制串行接口電可擦存貯器。10MHz串行接口LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制驅(qū)動(dòng)器、DC/DC高效隔離變換器、直流電流傳感器、按鍵輸入電路、輸入信號(hào)處理電路、報(bào)警輸出電路而構(gòu)成。特編的儀表軟件經(jīng)精心設(shè)計(jì)并反復(fù)優(yōu)化。儀表面板采用了薄膜面板。儀表外殼采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的96×96注塑外殼。
由于本儀表軟硬件的優(yōu)化組合及其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有硬件電路簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大和方便使用等優(yōu)點(diǎn)。另外也使儀表具有高精度、高可靠、高性能價(jià)格比、智能化等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖
和最佳實(shí)施例對(duì)該實(shí)用新型儀表的具體結(jié)構(gòu)詳細(xì)說(shuō)明。
圖一為本實(shí)用新型儀表的外觀示意圖。
圖二為本實(shí)用新型儀表的電路原理框圖。
由圖可知，本實(shí)用新型儀表是由機(jī)殼1和設(shè)在機(jī)殼1表面上的前面板2、后面板3及布置在機(jī)殼1里的電可擦存儲(chǔ)電路4、輸入信號(hào)處理電路5、單片機(jī)電路6、LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8、報(bào)警輸出電路9、按鍵輸入電路10、電源電路11構(gòu)成。電可擦存儲(chǔ)電路4、輸出信號(hào)處理電路5、LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8、報(bào)警輸出電路9、按鍵輸入電路10分別與單片機(jī)電路6相連，與LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8連接有一8位LED顯示器7。其中電可擦存儲(chǔ)電路4用于設(shè)定參數(shù)的掉電保護(hù)，電路采用8腳二線制串行接口EEPROM芯片，大大節(jié)省了單片機(jī)的硬件開(kāi)銷，并可使電路簡(jiǎn)化，提高儀表的可靠性，另外也省去了定期更換電池的麻煩。配合軟件還可實(shí)現(xiàn)方便地輸入多組參數(shù)。
采用輸入信號(hào)處理電路5是由于傳感器送來(lái)的信號(hào)幅度較低旦夾帶有高頻干擾及其它干擾成分，必須對(duì)其進(jìn)行處理。本電路先對(duì)信號(hào)進(jìn)行二級(jí)RC低通濾波，然后進(jìn)行放大和施密特整形，最后通過(guò)光耦傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)6，保證了儀表的準(zhǔn)確測(cè)量，提高了儀表的抗干擾能力。
所采用的單片機(jī)6芯片為20線高性能低功耗CMOS八位結(jié)構(gòu)。內(nèi)含2Kb可1000次電改寫的閃速存儲(chǔ)器，其數(shù)據(jù)可保存十年，另有128×8位RAM、兩級(jí)程序加密、15條可程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5級(jí)中斷源、可程串行UART通道、直接LED驅(qū)動(dòng)輸出、片內(nèi)模擬比較器、看門狗等。其操作頻率可達(dá)24MHz。這些性能及資源足以滿足本儀表的要求，并且資源利用率較高，因而使硬件電路得到充分簡(jiǎn)化，避免了采用40引線以上的復(fù)雜單片機(jī)。
LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8采用24腳單片10MHz串行接口LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)芯片，其外圍僅需一只電阻即可完成八位LED數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)，而且僅占用單片機(jī)的三位位輸出地址，使硬件變得極其簡(jiǎn)單可靠。另外還可使用戶隨時(shí)更改顯示亮度，達(dá)到既節(jié)能又便于測(cè)量值觀察的效果。
報(bào)警輸出電路9在動(dòng)作時(shí)有兩個(gè)輸出一是在儀表前面板2上產(chǎn)生紅色燈光報(bào)警；二是內(nèi)部報(bào)警繼電器動(dòng)作，其觸點(diǎn)引出以便于切斷發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電源，儀表在檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其內(nèi)部機(jī)油壓力過(guò)低等異常情況均執(zhí)行報(bào)警，且一旦報(bào)警即被鎖定，必須靠操作者解除報(bào)警后發(fā)動(dòng)機(jī)方可重新啟動(dòng)，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)得到了可靠的保護(hù)。使該儀表特別適用于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的場(chǎng)合。
按鍵輸入電路10采用三個(gè)按鍵即可完成所有參數(shù)的輸入。各參數(shù)的輸入主要靠軟件來(lái)完成、這樣節(jié)省了單片機(jī)6的硬件開(kāi)銷，提高了儀表的可靠性，使用很方便。
所采用的電源電路11為DC/DC隔離式開(kāi)關(guān)電源而不采用串聯(lián)穩(wěn)壓電源，雖成本較高，但具有高可靠性、高效節(jié)能、簡(jiǎn)化線路、減少儀表體積和重量、提高儀表的抗干擾性能等優(yōu)點(diǎn)。為進(jìn)一步提高儀表的抗干擾性能，本儀表采用內(nèi)外兩套隔離的電源系統(tǒng)供電。5V內(nèi)電源為單片機(jī)6及EEPROM等提供電源，外電源分+12V、-12V兩路，它們?yōu)閳?bào)警輸出電路9、輸入信號(hào)處理電路5及傳感器等提供電源。內(nèi)電源電路與外電源電路間的信號(hào)傳輸均通過(guò)光電耦合器來(lái)完成。阻斷了干擾的耦合通道。
對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，本儀表利用其點(diǎn)火電流脈沖頻率與其轉(zhuǎn)速成正比的特性，采用一種新型直流電流傳感器測(cè)出其點(diǎn)火電流脈沖頻率，再發(fā)揮單片機(jī)6的強(qiáng)大計(jì)算能力將測(cè)得的頻率值轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速值。此類傳感器安裝極其方便。因此該儀表尤其適用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控的場(chǎng)合。
本實(shí)用新型儀表的工作過(guò)程是將傳感器夾持于點(diǎn)火線圈初級(jí)或?qū)Ⅻc(diǎn)火線圈初級(jí)引線從傳感器中穿過(guò)，接好電源，打開(kāi)儀表電源，即可進(jìn)行設(shè)定和轉(zhuǎn)速測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)速-時(shí)間顯示測(cè)控儀，其特征在于它由機(jī)殼1和設(shè)在機(jī)殼1表面上的前面板2、后面板3以及安裝在機(jī)殼1里的電可擦存儲(chǔ)電路4、輸入信號(hào)處理電路5、單片機(jī)6、LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8、報(bào)警輸出電路9、按鍵輸入電路10、電源電路11和與儀表相配套使用的傳感器所組成，其中a.電可擦存儲(chǔ)電路4、輸入信號(hào)處理電路5、LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8、報(bào)警輸出電路9和按鍵輸入電路10分別與單片機(jī)6相連；b.所述的電可擦存儲(chǔ)電路4為8腳二線制串行接口EEPROM芯片；c.所述的單片機(jī)6芯片為20線高性能低功耗CMOS八位結(jié)構(gòu)。內(nèi)含2Kb可1000次電改寫的閃速存儲(chǔ)器，另有128×8位RAM、兩級(jí)程序加密、15條可程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5級(jí)中斷源、可程串行UART通道、直接LED驅(qū)動(dòng)輸出、片內(nèi)模擬比較器、看門狗等；d.LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8聯(lián)結(jié)有一8位LED顯示器7；e.LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路8為24腳單片10MHz串行接口LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)芯片；f.所述的電源電路11為DC/DC隔離式開(kāi)關(guān)電源，5V內(nèi)電源為單片機(jī)6及EEPROM提供電源，外電源分+12V、-12V兩路，它們?yōu)閳?bào)警輸出電路9、輸入信號(hào)處理電路5及傳感器等提供電源。內(nèi)電源電路與外電源電路間的信號(hào)傳輸均通過(guò)光電耦合器來(lái)完成。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速-時(shí)間顯示測(cè)控儀，其特征是與之配套使用的傳感器為直流電流傳感器。
專利摘要一種轉(zhuǎn)速－時(shí)間顯示測(cè)控儀,由機(jī)殼和設(shè)在機(jī)殼內(nèi)的單片機(jī)、電源、輸入信號(hào)處理電路、報(bào)警輸出電路、電可擦存儲(chǔ)電路、LED動(dòng)態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動(dòng)電路、按鍵輸入電路、與儀表相配套使用的傳感器及儀表的前面板(9)、后面板(10)組成。該儀表通過(guò)感應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈初級(jí)的電流脈沖波形來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速超速報(bào)警及轉(zhuǎn)速－時(shí)間曲線控制。
文檔編號(hào)G05D13/00GK2359722SQ97241360
公開(kāi)日2000年1月19日 申請(qǐng)日期1997年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月7日
發(fā)明者周東河 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車公司